【手続補正書】
【提出日】平成18年9月7日(2006.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  ＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、上面がＸＹ平面に含まれる位置に配置された基板と、
前記基板の上方に位置し外部からの力を受けて変位する変位部と、前記基板に固定された固定部と、前記変位部と前記固定部とを接続する接続部と、を有し、前記基板上面に取り付けられた作用体と、
前記変位部の下面に形成され、弾性変形する性質をもった弾性変形体と、
前記弾性変形体の下面に形成されたスイッチ用変位電極と、
前記基板の前記スイッチ用変位電極に対向する位置に形成されたスイッチ用固定電極と、
前記変位部の変位に起因して静電容量値が変化するように構成された容量素子と、
を備え、
前記接続部は可撓性を有しており、前記変位部に力が作用したときに、前記接続部が撓みを生じることにより、前記変位部が前記基板に対して変位を生じ、
前記変位部に力が作用していない場合には、前記スイッチ用変位電極と前記スイッチ用固定電極とが非接触な状態を保ち、前記座標系におけるＺ軸方向成分を有する所定量の力が前記変位部に作用した場合には、前記スイッチ用変位電極と前記スイッチ用固定電極とが接触状態となり、
前記Ｚ軸方向成分を有する更に大きな力が前記変位部に作用した場合には、前記弾性変形体が弾性変形を生じることにより、前記スイッチ用変位電極と前記スイッチ用固定電極とが接触状態を維持したまま、前記容量素子の静電容量値が変化するように構成され、
前記スイッチ用変位電極と前記スイッチ用固定電極とによりスイッチが構成されるようにし、前記容量素子の静電容量値の変化を電気的に検出することにより、作用した力の所定方向成分の大きさを認識できるようにしたことを特徴とする力検出装置。
【請求項２】  請求項１に記載の力検出装置において、
椀状形態部を有する作用体を用意し、椀が伏せられた状態になるように、この作用体を基板上面に取り付け、椀の底部に相当する部分を変位部、椀の側部に相当する部分を接続部、椀の口部に相当する部分を固定部として用いることを特徴とする力検出装置。
【請求項３】  請求項２に記載の力検出装置において、
基板と作用体との間に中間変位板を配置し、この中間変位板の一部を変位板固定部として基板に固定し、この中間変位板の別な一部によって、変位部の変位もしくは接続部の変形によって変位が生じる変位板変位部を構成し、
基板上面に形成した容量素子用固定電極と、前記変位板変位部に形成した容量素子用変位電極と、によって容量素子を構成したことを特徴とする力検出装置。
【請求項４】  請求項３に記載の力検出装置において、
椀状形態部を有する可撓性板状部材によって中間変位板を構成し、椀が伏せられた状態になるように、この中間変位板を基板上面に取り付け、椀の底部に相当する部分に弾性変形体を挿通するための開口窓を形成し、この開口窓の周囲の部分によって変位板変位部を構成し、椀の口部に相当する部分によって変位板固定部を構成し、変位部もしくは接続部の物理的な接触により変位板変位部が変位を生じるようにしたことを特徴とする力検出装置。
【請求項５】  請求項４に記載の力検出装置において、
中間変位板を金属材料によって構成し、この中間変位板自身を容量素子用変位電極として用いることを特徴とする力検出装置。
【請求項６】  請求項４に記載の力検出装置において、
中間変位板を合成樹脂材料によって構成し、その下面に形成した金属膜によって容量素子用変位電極を構成したことを特徴とする力検出装置。
【請求項７】  請求項６に記載の力検出装置において、
中間変位板の上面に付加スイッチ用第１電極を形成し、変位部の下面の前記付加スイッチ用第１電極に対向する位置に付加スイッチ用第２電極を形成し、これら両電極により付加スイッチが構成されるようにし、両電極の接触状態を電気的に検出することにより、作用した力に関する付加的な情報を得ることができるようにしたことを特徴とする力検出装置。
【請求項８】  請求項７に記載の力検出装置において、
変位部の中心にＺ軸を定義したときに、正のＸ軸上方に位置する付加スイッチと、負のＸ軸上方に位置する付加スイッチとを設け、これら一対の付加スイッチの状態に基づいて、作用した力のＸ軸方向成分に関する情報を得ることができるようにしたことを特徴とする力検出装置。
【請求項９】  請求項８に記載の力検出装置において、
更に、正のＹ軸上方に位置する付加スイッチと、負のＹ軸上方に位置する付加スイッチとを設け、これら一対の付加スイッチの状態に基づいて、作用した力のＹ軸方向成分に関する情報を得ることができるようにしたことを特徴とする力検出装置。
【請求項１０】  請求項７〜９のいずれかに記載の力検出装置において、
付加スイッチを構成する１組の対向電極のうち、一方の電極を単一の電極層により構成し、他方の電極を互いに電気的に独立した一対の電極層により構成し、前記一対の電極層間の導通状態を電気的に検出することにより、前記対向電極の接触状態を検出できるようにしたことを特徴とする力検出装置。
【請求項１１】  請求項１または２に記載の力検出装置において、
基板上面に形成した容量素子用固定電極と、変位部の下面に形成した容量素子用変位電極と、によって容量素子を構成したことを特徴とする力検出装置。
【請求項１２】  請求項１１に記載の力検出装置において、
容量素子用変位電極とスイッチ用変位電極とを導通させる配線を設けておき、
スイッチ用変位電極とスイッチ用固定電極とが接触状態となったときに、スイッチ用固定電極と容量素子用固定電極との間の静電容量値を測定することにより、容量素子の静電容量値の検出を行えるようにしたことを特徴とする力検出装置。
【請求項１３】  請求項１１または１２に記載の力検出装置において、
変位部の中心にＺ軸を定義したときに、正のＸ軸上方に位置する第１の容量素子と、負のＸ軸上方に位置する第２の容量素子とを設け、これら一対の容量素子の静電容量値の差に基づいて、作用した力のＸ軸方向成分の向きおよび大きさを求めることができるようにしたことを特徴とする力検出装置。
【請求項１４】  請求項１３に記載の力検出装置において、
更に、正のＹ軸上方に位置する第３の容量素子と、負のＹ軸上方に位置する第４の容量素子とを設け、これら一対の容量素子の静電容量値の差に基づいて、作用した力のＹ軸方向成分の向きおよび大きさを求めることができるようにしたことを特徴とする力検出装置。
【請求項１５】  請求項１１〜１４のいずれかに記載の力検出装置において、
Ｘ軸およびＹ軸のいずれに関してもほぼ線対称となる形状をもった電極を有する容量素子を設け、この容量素子の静電容量値に基づいて、作用した力のＺ軸方向成分の大きさを求めることができるようにしたことを特徴とする力検出装置。
【請求項１６】  請求項１１に記載の力検出装置において、
信号入力用容量素子および信号出力用容量素子なる２組の容量素子を設け、これら容量素子の各固定電極をそれぞれ電気的に独立した別個の電極によって構成し、これら容量素子の各変位電極を互いに電気的に導通した単一の電極によって構成し、
前記信号入力用容量素子の固定電極に周期信号を供給する周期信号供給手段と、前記信号出力用容量素子の固定電極に誘起される周期信号を検出する周期信号検出手段と、を設け、前記周期信号供給手段によって所定の大きさをもった周期信号を供給した状態において、前記周期信号検出手段によって検出される周期信号の大きさに基づいて、前記２組の容量素子の静電容量値の変化を求めるようにしたことを特徴とする力検出装置。
【請求項１７】  請求項１１〜１６のいずれかに記載の力検出装置において、
容量素子用固定電極および容量素子用変位電極のいずれか一方または双方の表面に絶縁膜を形成したことを特徴とする力検出装置。
【請求項１８】  請求項１〜１７のいずれかに記載の力検出装置において、
スイッチ用変位電極を単一の電極層により構成し、スイッチ用固定電極を互いに電気的に独立した一対の電極層により構成し、前記一対の電極層間の導通状態を電気的に検出することにより、前記スイッチ用変位電極と前記スイッチ用固定電極との接触状態を検出できるようにしたことを特徴とする力検出装置。
【請求項１９】  請求項１〜１８のいずれかに記載の力検出装置において、
弾性変形部が、検出感度に応じた弾性係数をもつ材質から構成されていることを特徴とする力検出装置。
【請求項２０】  請求項１〜１９のいずれかに記載の力検出装置において、
弾性変形部に、検出感度に応じた溝が形成されていることを特徴とする力検出装置。
【請求項２１】  請求項１〜２０のいずれかに記載の力検出装置において、
作用体および弾性変形部を、ゴムによって一体形成した起歪体によって構成したことを特徴とする力検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】
(1)   本発明の第１の態様は、力検出装置において、
ＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、上面がＸＹ平面に含まれる位置に配置された基板と、
この基板の上方に位置し外部からの力を受けて変位する変位部と、基板に固定された固定部と、変位部と固定部とを接続する接続部と、を有し、基板上面に取り付けられた作用体と、
変位部の下面に形成され、弾性変形する性質をもった弾性変形体と、
弾性変形体の下面に形成されたスイッチ用変位電極と、
基板のスイッチ用変位電極に対向する位置に形成されたスイッチ用固定電極と、
変位部の変位に起因して静電容量値が変化するように構成された容量素子と、
を設け、
接続部に可撓性をもたせ、変位部に力が作用したときに、接続部が撓みを生じることにより、変位部が基板に対して変位を生じるようにし、
変位部に力が作用していない場合には、スイッチ用変位電極とスイッチ用固定電極とが非接触な状態を保ち、Ｚ軸方向成分を有する所定量の力が変位部に作用した場合には、スイッチ用変位電極とスイッチ用固定電極とが接触状態となり、
Ｚ軸方向成分を有する更に大きな力が変位部に作用した場合には、弾性変形体が弾性変形を生じることにより、スイッチ用変位電極とスイッチ用固定電極とが接触状態を維持したまま、容量素子の静電容量値が変化するように構成し、
スイッチ用変位電極とスイッチ用固定電極とによりスイッチが構成されるようにし、容量素子の静電容量値の変化を電気的に検出することにより、作用した力の所定方向成分の大きさを認識できるようにしたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
したがって、正のＸ軸上方に位置する付加スイッチ（電極Ｅ１１，Ｅ１２，Ｆ１からなるスイッチ）がＯＮ状態になれば（端子Ｔ１１，Ｔ１２間が導通すれば）、Ｘ軸正方向を向いた所定以上の大きさの力Ｆｘが作用したことを検知することができる。また、負のＸ軸上方に位置する付加スイッチ（電極Ｅ１３，Ｅ１４，Ｆ２からなるスイッチ）がＯＮ状態になれば（端子Ｔ１３，Ｔ１４間が導通すれば）、Ｘ軸負方向を向いた所定以上の大きさの力−Ｆｘが作用したことを検知することができる。同様に、正のＹ軸上方に位置する付加スイッチ（電極Ｅ１５，Ｅ１６，Ｆ３からなるスイッチ）がＯＮ状態になれば（端子Ｔ１５，Ｔ１６間が導通すれば）、Ｙ軸正方向を向いた所定以上の大きさの力Ｆｙが作用したことを検知することができ、負のＹ軸上方に位置する付加スイッチ（電極Ｅ１７，Ｅ１８，Ｆ４からなるスイッチ）がＯＮ状態になれば（端子Ｔ１７，Ｔ１８間が導通すれば）、Ｙ軸負方向を向いた所定以上の大きさの力−Ｆｙが作用したことを検知することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2001165790.tif 000001
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２０】
2001165790.tif 000002